Name: 破壊装置設計と齧歯動物で閉じて安定骨折に対するプロトコルの最適化 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-14T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 59 s
Description: 学ぶ破壊装置の設計と齧歯動物での閉じて安定骨折プロトコルの最適化手法。放射線写真を用いて骨折位置を正確に決定し、調整可能な装置で一貫した骨折を生成する方法を解説します。骨生物学研究における再現性向上に貢献します。

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この出版物で報告された研究は、国立研究所の関節炎、筋骨格系に支えられて、賞の下で健康の国民の協会の皮膚疾患番号 F30AR071201 と R01AR066028。

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この破壊の最適化と世代のプロトコルは、破壊パラメーターに派生し、正確、再現性のある、横骨折を生成する低侵襲の手順を実行する効率的な方法を研究者を提供します。さらに、このプロトコルは、研究者の間の法の整合性を促進する破壊生成パラメーターの共通セットを確立します。これらのパラメーターは、さまざまなパラメーター (例えば年齢、性別、性別、および遺伝子型) に基づく破壊基準を確立する共通の破壊データベースの作成を有効にします。破壊変数の最適化試料の不均質 - 無駄な時間、失われたリソース、および使用不可能なデータの量を減らすが大幅に減少します。
正確かつ正確な骨折を生成するには、標準化された一連の特異性の高度を生産し、破壊の場所の可変性を減らす破壊生成パラメーターを確立することが重要です。破壊発生に加えて、適切な安定化も破壊カルス形成を促進して非組合員の確率を減らすために必要です。髄内固定実験的および臨床的に四肢の長管骨骨折を安定させるために使用される一般的な固定方法です。内部的に執着骨折が直接組織分化、破面で骨吸収を伴うプロセスの回復しない傾向があり、組合経由で...

骨折治癒の研究大臨床と経済問題に対処する必要があります。毎年以上 1200 万骨折はアメリカ合衆国1, 原価計算 $ 800 億年2あたりで扱われます。男性または女性の苦しみの一生に破壊する可能性は 25%、44%、それぞれ3。骨折治癒に関連する問題は人口年齢として増加併存疾患とともに増加する期待されます。勉強してこの問題に対処するには、堅牢なモデル破壊発生と安定化が必要です。齧歯動物モデルは、この目的に最適です。彼らは臨床的に意味を提供し、アドレス特定の条件 (すなわち、複数けが、オープン、クローズ、虚血、感染骨折) を変更することができます。臨床シナリオの他、動物破壊モデルは骨の生物学の治療とデバイスの開発を理解することにとって重要です。しかし、介入の違いを勉強しよう矛盾破壊発生によって導入された変動によって複雑になる可能性があります。したがって、動物モデルでの再現性と一貫して閉じた割れ目を生成する筋骨格系の研究分野に不可欠です。
正しく適切な遺伝的背景、性別、年齢、および環境条件を確保することによって潜在的な主題の不均一性の制御、にもかかわらず臨床的に関連する一貫性のある骨の傷害の生産は重要な変数に影響を与える再現性であり、制御する必要があります。一貫性のない骨折を使用して統計の比較実験の騒音と高変動4; 悩まされていますさらに、破壊の可変性は、サンプル サイズや粉砕または挿骨折で安楽死する必要性を向上させる必要があるのため不必要な動物の死につながります。記載法の目的は、サンプル タイプに固有の破壊生成パラメーターを最適化することで、コンシス テント ・ フラクチャの場所とパターンをもたらします。
破壊発生の現在のモデルは、それぞれ独自の長所と短所を持つ 2 つの広範なカテゴリに分類されます。開放骨折 (骨切り術) モデルは、その後骨折が骨を切断または弱くなり、その後、手動でそれを壊す5,6,7,8によって誘導される骨を公開する手術を受けます。このメソッドの利点は、骨折部位とより一貫性のある破壊位置とパターンの直接可視化です。しかし、アプローチの生理学的および臨床関連性と損傷の発生メカニズムは、限定されます。また、外科的アプローチと汚染のリスクにさらされている齧歯動物で長時間の閉鎖破壊発生の open メソッドが必要です。
閉じた技術オープン技術の制限の多くに対処します。閉じた技術を骨折骨や周囲の組織は、人間の臨床的傷害で見られるそれらに類似の損傷を誘導する外部から鈍力外傷を使用して生成します。最も一般的な方法は、1984年9Bonnarens とアインによって記述されていた。彼らは、任意の外部の皮膚の傷を引き起こすことがなく、骨を破壊する鈍的外傷を与えるために使用されている加重ギロチンをについて説明します。このメソッドは、遺伝学10,11, 薬物療法12,13,14,15, 力学16,の効果を研究に広く採用されている17、生理18,19,20癒しのマウスおよびラットの骨。閉じたメソッドの利点は、生理学的に関連する骨折は、実験の再現性と厳しさが破壊の不均一性によって制限されます。一貫性のない破壊の発生は、限られたグループ間の差別化、失われた標本、統計的有意性を達成するために必要な動物の増加の結果します。
破壊発生と安定化の変動を制御することは、意味のある結果を生成する不可欠です。正しく破壊修理の生物学を勉強、するためにシンプルで確実な破壊のモデルが必要です。モデル変数マウスの遺伝的背景の齧歯動物種、骨型 (大腿骨または脛骨、たとえば) に翻訳する必要があります、突然変異を誘発しました。さらに、理想的な手順は技術的に単純な一貫性のある結果を生みます。アドレス破壊の不均一性に記載メソッドはパラメーターを最適化し、年齢、性別、および遺伝子型に関係なく一貫して閉じた割れ目を生成するために使用することができます制御された破壊装置の建設。

<table><tbody><tr><td>Support Subassembly</td><td></td><td></td><td>補足図1</td></tr><tr><td>梁、支持--顎部&nbsp;</td><td>80/20</td><td>1003 x 9.00</td><td>w/ #7042 at A, C, in Left End</td></tr><tr><td>Beam, Support--Horizontal Section</td><td>80/20</td><td>1002 x 14.00</td><td></td></tr><tr><td>Beam, Support--Vertical 1</td><td>80/20</td><td>1050 x 10.50&nbsp;</td><td>w /#7042 左端のAと右端のAで</td></tr><tr><td>ビーム、サポート--垂直2</td><td>80/20</td><td>1010 x 10.50&nbsp;</td><td>w /#7042 D、Bは左端、Aは右端</td></tr><tr><td>ビーム、サポート--プレートマウント</td><td>80/20</td><td>1030 x 8.00&nbsp;</td><td>w/左端に#7036</td></tr><tr><td>ビーム、サポート--マグネット</td><td>80/20</td><td>1010 x 13.50&nbsp;</td><td>w /#7042 A、C、右端</td></tr><tr><td>アンカー (3)</td><td>80/20</td><td>3392</td><td></td></tr><tr><td>ダブルアンカー (3)</td><td>80/20</td><td>3091</td><td></td></tr><tr><td>ボルトアセンブリ (6)</td><td>80/20</td><td>3386</td><td>1/4-20 x 3/8"</td></tr> <tr><td>ボタンヘッドソケットキャップネジ (6)</td><td>80/20</td><td>3604</td><td>1/4-20 x 3/4"</td></tr><tr><td>Ram サブアセンブリ</td><td></td><td></td><td>補足図2</td></tr><tr><td>ブロック、停止</td><td>カスタム</td><td></td><td>補足図3</td></tr>ブロック<tr><td>、ガイド</td><td>カスタム</td><td></td><td>補足図3</td></tr>ロッド<tr><td>、ラム</td><td>カスタム</td><td></td><td>補足図4</td></tr><tr><td>位置合わせネジ</td><td>カスタム</td><td></td><td>補足図5</td></tr>プレート<tr><td>、取り付け</td><td>カスタム</td><td></td><td>補足図6</td></tr>リニア<tr><td>スリーブベアリング(2)</td><td>McMaster-Carr</td><td>8649T2</td><td></td></tr><tr><td>六角ナット (3)</td><td>McMaster-Carr</td><td>92673A125</td><td>3/8-16 UNC</td></tr><tr><td>ソケットキャップネジ (8)</td><td>McMaster-Carr</td><td>92196A108</td><td>4/40 x 3/8 "</td></tr><tr><td>ソケットキャップネジ (6)</td><td>McMaster-Carr</td><td>92196A032</td><td>4/40 x 1 1/8 "</td></tr><tr><td>ソケットキャップネジ (1)</td><td>McMaster-Carr</td><td>92196A267&nbsp;</td><td>10/32 3/8インチ</td></tr><tr><td>Magnetサブアセンブリ</td><td></td><td></td><td>補足図7</td></tr><tr><td>マウント、マグネット</td><td>カスタム</td><td></td><td>補足図8</td></tr>電源<tr><td></td><td>McMaster-Carr</td><td>70235K23</td><td></td></tr>フット<tr><td>スイッチMcMaster-Carr</td><td></td><td>7376K2</td><td></td></tr>電磁<tr><td>石</td><td>McMaster-Carr</td><td>5698K111</td><td></td></tr><tr><td>ワイヤー-10フィート</td><td>McMaster-Carr</td><td>9936K12</td><td></td></tr><tr><td>ロッド、マグネット</td><td>McMaster-Carr</td><td>95412A566</td><td>1/4" ねじ付きロッド x 7"</td></tr> <tr><td>コーナー ブラケット (6)</td><td>80/20</td><td>4108</td><td></td></tr><tr><td>ソケット キャップ ネジ (1)</td><td>McMaster-Carr</td><td>92196A705</td><td>10/32 1 1/4"</td></tr> <tr><td>六角ナット (4)</td><td>McMaster-Carr</td><td>92673A113</td><td>1/4-20 UNC</td></tr><tr><td> 完全な組み立て</強力></td><td></td><td></td><td>補足フィギュア9</td></tr>ブラケット<tr><td>、レッグジョー (2)</td><td>カスタム</td><td></td><td>補足フィギュア10</td></tr>プラットフォーム<tr><td>、骨折</td><td>カスタム</td><td></td><td>補足フィギュア11</td></tr><tr><td>ジグ、ポジショニング-骨折</td><td>カスタム</td><td></td><td>補足フィギュア12</td></tr><tr><td><強力>その他</強力></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ピンカッター</td><td>医療用品および機器</td><td>150S</td><td></td></tr><tr><td>ニードル</td><td>シグマ</td><td>Z192430, Z192376&nbsp;</td><td>23g x 1.5" - マウス大腿骨、27g x 1.25" - マウス脛骨</td></tr></tbody></table>

破壊装置設計と齧歯動物で閉じて安定骨折に対するプロトコルの最適化

Fracture Apparatus Design and Protocol Optimization for Closed-stabilized Fractures in Rodents

動物モデルにおける一貫性のある安定した骨折の信頼性の高い世代は、骨再生の生物学を理解し、治療とデバイス開発に不可欠です。ただし、利用可能な傷害モデルは無駄な動物とリソースや不完全なデータの不整合が悩まされています。この破壊の不均一性の問題に対処するため記載法の目的は、それぞれの動物に固有の破壊生成パラメーターを最適化し、コンシス テント ・ フラクチャの場所とパターンを生成します。このプロトコルは、ボーンのサイズとマウス系統間に存在可能性があります、ラットなど他の種でコンシス テント ・ フラクチャを生成する合わせることができる形態の変化を占めています。さらに、コスト効率の高い、調節可能な破壊装置を説明します。現在の安定した破砕技術と比較して、最適化のプロトコルと新しい破壊装置安定破壊パターンと位置整合性の向上を示しています。閉じた破壊発生手順において通常破壊の不均一性を最小限に抑え、誘導のトラウマの精度は説明プロトコル増加サンプル タイプに固有のパラメーターを使用して最適化。

以前私たちの研究室で使用されるギロチン 2004 年に開発された、アインホルン21で公開されたモデルに基づいていた。デザインで十分に骨の形態の任意の違いを考慮して調整を許さなかった、肢の位置決め再現性を可能にしなかった。さらに、前の装置がそれを動作するように 2 人を必要。したがって、我々 は、設計エンジニア リング、そして、新しい破壊装置を内蔵します。主な設計目標は、破壊の深さ、衝撃力、3 点接触、動物の位置の高品質調整する可能性だった。デザインは、2008年22記載の Marturano 破壊装置に基づいています。彼らのデザインの制限要因はだった破壊深さと影響の速度の間のリンクです。破壊深さと動物の位置を変更することがなく衝撃速度は調整されませんでした。これはちょうど 1 つを変更することは不可能、破壊パラメーターを最適化する際、一度に変数。さらに、それは長管骨骨折の位置を簡単に調整する方法を提供しませんでした。ここで示した設計の破壊と ram の速度の深さを調整する方法を...

プロトコルの目的は、コンシス テント ・ フラクチャをもたらす破壊生成パラメーターを最適化することです。このプロトコルは、ボーンのサイズと動物間に存在する形態の変化を占めています。さらに、コスト効率の高い、調節可能な破壊装置を説明します。

The reliable generation of consistent stabilized fractures in animal models is essential for understanding the biology of bone regeneration and developing ...

この方法は、どの介入が骨折治癒を促進するかなど、骨生物学の分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。この手法の主な利点は、一貫したフラクチャーを生成するためのパラメータを導出する簡単な方法を提供することです。骨折の領域を特定するには、5匹の安楽死させた動物の代表的なサンプルで骨折する四肢の大腿骨または脛骨のX線写真を取得します。脛骨の画像はこちらです。骨折する四肢のX線写真に骨折の希望の位置をマークします。踵骨脛骨関節からマークされた骨折のレベルまで測定します。すべての試験片の平均破砕長を計算します。調整可能な破壊装置で、1つのサポートアンビルの外面からギロチンの衝撃の中心までの距離を測定します。骨折長さからギロチン衝撃の中心を差し引いて、骨折位置決め治具の深さ(JD)を計算します。高さと幅がアンビルに等しく、深さがJDに等しいU字型のチャネルを機械または3Dプリントします。骨折装置内の標本を、大腿骨骨折の場合は腹臥位、脛骨骨折の場合は仰臥位に置きます。足の背側を骨折位置決め治具の端に押し付けます。手足が骨折するまでギロチンを手動で押し下げます。骨折した肢のX線写真を取得し、治具のサイズと骨折位置を確認します。ピンの長さを決定するには、脛骨骨折の脛骨プラトーから後くるぶしのレベルまでの四肢の長さを測定します。ピン幅を決定するには、骨折した肢の最小髄径を測定します。髄径とほぼ同等のゲージで、ピンの長さの1.5倍を超える長さの針を選択してください。14週齢のC57ブラックシックスマウスのおおよそのピンサイズは、脛骨と大腿骨がそれぞれ27ゲージ、1.4インチ、22ゲージ、1.5インチです。ピンの長さから針の長さを引いた長さのゲージを機械または3Dプリントします。一方の端には、針のハブに対して休むためのオーバーハングが必要であり、もう一方の端はピンを切断する場所を示す必要があります。電動クリッパーまたは脱毛クリームを使用して、骨折していない試験標本の脚から脛骨中部から大腿骨中部までの毛を取り除き、膝関節を露出させます。脛骨を固定するには、針を膝蓋骨靭帯の外側に経皮的に挿入します。膝蓋骨靭帯を内側に引っ込め、針の先端を脛骨の軸に合わせます。リーミング動作を使用して、脛骨プラトーを静かに破り、針を髄腔に導きます。次に、露出した針がゲージの長さと等しくなるまで、ゲージとリームを使用します。ゲージが示すレベルで針を切断するのに十分なスペースを確保するために、針を約3ミリメートル引っ込めます。ピンカッターを使用してピンの遠位端の3ミリメートルを圧着し、ゲージの高さでピンを切断します。針の直径の1.5倍大きい直径のロッドを使用して、ピンを関節面に同期させます。X線写真を入手して、針が四肢の髄管の長さを延長し、近位端または遠位端から突き出ていないことを確認します。衝撃の深さを決定するには、X線写真で目的の骨折のレベルで皮質の直径を測定します。骨折位置決め治具を使用して、ピンで固定された試験片を骨折装置に位置決めします。インパクトラムを負傷していない手足に休ませます。ラムを落とさないでください。この最適化ステップ中、ボーンはそのままのままである必要があります。ラムに十分な下向きの力を加えて軟部組織を圧縮しますが、骨折はしません。衝撃の深さを皮質の直径の75倍に調整して、軟部組織を考慮に入れます。落下高さを 2 センチメートルに設定します。ラムを作動した電磁石に接続して、ラムを開始位置に配置します。骨折装置に試行肢を配置します。足の背側を骨折位置決め治具に押し付けます。フットスイッチを短く押してラムを解放し、開始位置にリセットします。影響を受けた試験肢のX線写真を撮り、骨折の証拠がないか検査します。これは、衝撃深度を制御した低速を使用する場合には微妙な場合があります。フラクチャーが生成されない場合は、落下高さを 2 cm 増やします。フラクチャーが生成された場合は、落下高さを記録し、それに1.1を掛けます。これが新しい落下高さです。新しい落下高さを使用して、次の試行肢を骨折します。すべての試験サンプルが破砕されるまで手順を続けます。最終的な落下高さと最適化のすべてのパラメータを記録します。試験標本の年齢、性別、遺伝子型、体重を記録します。調整可能な骨折装置と最適化されたパラメータを使用することで、単純な横骨折の発生が大幅に改善されました。最適化前のグループでは、58サンプル中27サンプル、つまり46.55%で単純な横破壊が生成されました。一方、最適化後のグループは、98.28%の確率で単純な横骨折を示しました。開発後、この技術は、骨折発生研究における動物モデルの厳密性と再現性を向上させました。この手順に続いて、マイクロCTや組織学などの他の技術を使用して、追加の骨折形態の質問に答えることができます。

fracture-apparatus-design-protocol-optimization-for-closed-stabilized

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